黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率現狀調查研究

■李夢輝 桑小田 田振川

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率現狀調查研究

■李夢輝 桑小田 田振川

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

0 引言

棉花含雜率檢驗是棉花質量檢驗的重要內容，棉花標準含雜率是貿易中計算棉花公定質量的關鍵指標之一。隨著軋花工藝的改進、籽棉預處理效率的提高、皮棉清理機的應用，棉花實際含雜率總體上有所變化。現行國家標準規定的棉花標準含雜率已不能準確反映目前我國棉花實際含雜率狀況。確定新的棉花標準含雜率，在當前棉花檢驗體系改革中尤為重要。

為了推動GB1103國家標準后續修訂工作的開展，做好棉花標準含雜率設限調整的研究工作，筆者特對黃河流域棉區和長江流域棉區軋花過程中不同工藝環節的棉花含雜率進行了調研，確定兩大棉區棉花含雜率分布現狀，并通過對不同工藝環節棉花含雜率分布狀況的差異性分析比較，確定了兩個棉區棉花加工的特點，為指導兩個棉區棉花加工奠定了基礎。

1 取樣

1.1 取樣對象

按照全國棉花含雜率現狀調查研究的整體規劃，依據黃河流域棉區與長江流域棉區2008年—2012年5年間棉花產量在全國總體棉花產量中所占的比重，在全國共選取的14個棉花加工廠中，確定黃河流域棉區與長江流域棉區各選取3個棉花加工廠作為本次兩大棉區棉花含雜率現狀調查研究的對象。所選取棉花加工廠具體信息如表1所示。

表1 黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率調研棉花加工廠信息表

1.2 取樣點選取

本次黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率調研工作按照棉花從籽棉垛→籽棉清理→鋸齒軋花→皮棉清理這一加工流程，在每個軋花廠設定籽棉清理前、后和皮棉清理前、后共4個取樣點進行取樣，取樣點表示圖如圖1所示。

圖1 棉花含雜率取樣點的表示圖

1.3 測試

本次調研對所取樣品采用固定地點、固定儀器、固定人員集中測試的方法，減小測試環境和測試儀器造成的誤差，確保測試結果的準確性。另外，考慮到測試人員的技術穩定性對測試結果的影響，本次調研專門安排具有長期檢驗經驗的執業棉檢師和專業測試人員，采用安慶紡織機械廠生產的YG042型原棉雜質分析機進行含雜率測試。棉花含雜率測試方法嚴格按照GB/T 6499-2007《原棉含雜率試驗方法》的相關規定和文獻《機采棉籽棉含雜率檢驗方法探討》所提供的籽棉含雜率測試方法進行測試。

1.4 分析方法

在分析樣本數據時，選用描述性統計分析方法對樣本數據進行處理，在描述性統計分析中，計算樣本的均值與標準差，分析樣本的集中性與分散性，采用K-S檢驗方法，分析樣本是否符合正態分布，對于符合正態分布的樣本，計算樣本的偏度與峰度，比較樣本分布形態與標準正態分布形態的差異。

統計學中的集中趨勢統計量是由樣本值確定的量，樣本值有向這個數據集中的趨勢。測度集中趨勢就是尋求數據一般水平的代表值或中心值。選用樣本均值作為本次研究集中趨勢的分析測度。樣本均值是集中趨勢中最主要的測度值。計算公式如式（1）所示。

統計學中描述離散趨勢的統計量是樣本值遠離集中趨勢統計量程度的定量化描述，說明了集中趨勢測度值的代表程度，根據本調查研究樣本數據的特點，選用樣本標準差作為本次研究離散趨勢的分析測度。樣本標準差是根據全部數據計算的，反映每個數據與其樣本均值相比平均相差的數值，它能準確地反映出數據的差異程度。樣本標準差計算公式如式（2）所示。

在描述統計中，為了形象地反映樣本的個體分布狀況，通常用正態分布圖形來表現。正態分布的特征是：中間變量值的頻數最多，兩側變量值分布的頻數則隨著與中間變量值距離的增大而逐漸減少，并且圍繞中心變量值其兩側呈對稱分布。對于正態分布而言，其圖形的特征有偏斜度和峰度兩個重要指標。偏斜度是描述正態分布偏斜程度的指標，偏斜度計算公式如式（3）所示。

峰度反映了正態分布曲線頂峰的尖平程度，通常以正態分布為標準來判別頂端是尖頂還是平頂。峰度計算公式如式（4）所示。

K-S檢驗是一種擬合優度檢驗，可以利用樣本數據推斷樣本來自的總體是否服從某一理論分布，該檢驗涉及一組樣本值（觀察結果）的分布和某一指定的理論分布之間的符合程度問題，可以確定是否有理由認為樣本的觀察結果來自具有該理論分布的總體，本文采用樣本與正態分布的理論。

2 結果與分析

黃河流域棉區與長江流域棉區由于所處的地理緯度、棉花生長環境等原因的不同，造成其棉花含雜率存在差異，為了研究兩大棉區棉花含雜率的差異性，首先對兩大棉區不同采樣點棉花含雜率樣本的集中趨勢、離散趨勢和分布狀況進行分析，確定兩大棉區棉花含雜率的分布狀況，然后通過對兩大棉區棉花含雜率進行比較，確定兩大棉區棉花含雜率分布的差異性。

2.1 黃河流域棉區棉花含雜率分析

采用SPSS統計分析軟件，計算黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本的描述性統計量，其描述統計表如表2所示。

表2 黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本描述統計表

從表2可以看出，黃河流域棉區籽棉清理前后和皮棉清理前后4個棉花含雜率樣本的樣本容量不相同，主要是在取樣、運輸、測試過程中，對部分棉樣造成了損壞，造成部分樣本的棉花含雜率不能夠反映樣本數據的真實性，為了確保分析結果的準確性，做異常值剔除處理。

從表2可知，黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本的樣本標準差均不大，樣本數據集中于樣本均值附近。其變化趨勢如圖2所示。棉花含雜率樣本標準差籽棉清理前后變化不大，但經過軋花設備的作用產生了帶纖維籽屑、破籽等新的雜質，樣本的離散程度增大，造成皮棉清理前的棉花含雜率的樣本標準差最大；而通過皮棉清理設備的清雜作用后，樣本的標準差迅速下降。從圖2中可明顯看出，在4個棉花含雜率樣本中皮棉清理后的棉花含雜率樣本標準差最小。

圖2 黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本標準差比較圖

黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本均值的變化趨勢從表2可以看出，隨著籽棉清理和皮棉清理環節的清理作用，棉花含雜率整體上呈下降趨勢，但皮棉清理前棉花含雜率比籽棉清理后棉花含雜率略有上升，不同采樣點棉花含雜率變化趨勢如圖3所示。

圖3 黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本均值比較圖

從圖3中可以看出，通過籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含雜率降低了0.563%；而通過皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含雜率降低了1.238%。由此可以說明，在黃河流域棉區的籽棉清理和皮棉清理工藝中，皮棉清理機對降低棉花含雜率的作用最大。

從黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本描述統計表中可以看出，皮棉清理前棉花含雜率樣本的K-S檢驗結果p=0.000＜0.05，該樣本不服從正態分布，而其他3個樣本K-S檢驗結果p均大于0.05，服從正態分布。

在籽棉清理前、后和皮棉清理后3個樣本中，樣本的偏度Skew均大于0，說明3個樣本均呈正偏態分布，樣本數據均偏向較大數值方向；樣本的峰度Kurt均大于0，說明樣本均呈都尖頂分布。在3個樣本中，籽棉清理后棉花含雜率樣本的偏度Skew= 0.310，峰度Kurt=0.826，其偏度和峰度均最大，籽棉清理后棉花含雜率樣本分布曲線如圖4所示。而皮棉清理后棉花含雜率樣本偏度Skew=0.085，峰度Kurt=0.103，其偏度和峰度均最小，皮棉清理后棉花含雜率樣本的分布曲線如圖5所示。

圖4 黃河流域棉區籽棉清理后棉花含雜率分布曲線

圖5 黃河流域棉區皮棉清理后棉花含雜率分布曲線

2.2 長江流域棉區棉花含雜率分析

與黃河流域棉區同樣的分析方法，計算長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本的描述性統計量如表3所示。

表3 長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本描述統計表

長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本的樣本標準差隨著籽棉清理和皮棉清理作用逐漸減小，其變化趨勢如圖6所示。棉花含雜率樣本標準差從籽棉清理前的0.923%降低到皮棉清理后的0.510%，樣本的離散程度逐漸降低，表明隨著籽棉清理和皮棉清理作用，皮棉清理后棉花含雜率樣本的離散趨勢已經基本趨于穩定。

圖6 長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本標準差比較圖

長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率的樣本均值從表3可以看出，隨著籽棉清理和皮棉清理環節加工設備的清理作用，棉花含雜率樣本均值整體上呈下降趨勢，不同采樣點平均棉花含雜率變化趨勢如圖7所示。

圖7 長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本均值比較圖

從圖7中可以看出，通過籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含雜率降低了0.473%，而通過皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含雜率降低了1.552%，由此可以說明，在長江流域棉區棉花清理過程中，皮棉清理機在降低棉花含雜率方面所起的清理作用是最大的。

從長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率樣本描述統計表中可以看出，在4個樣本中，籽棉清理后和皮棉清理后樣本的K-S檢驗結果p＜0.05，2個樣本不服從正態分布，籽棉清理前和皮棉清理前樣本的K-S檢驗結果p＞0.05，樣本服從正態分布。

在籽棉清理前和皮棉清理前2個樣本中，籽棉清理前棉花含雜率樣本的偏度Skew=0.010≈0，樣本幾乎為對稱分布；皮棉清理前棉花含雜率樣本的偏度Skew=0.048≈0，樣本幾乎為對稱分布。而籽棉清理前棉花含雜率樣本的峰度Kurt=0.793，皮棉清理前棉花含雜率樣本的峰度Kurt=0.057，籽棉清理前和皮棉清理前棉花含雜率樣本均呈尖頂分布，但籽棉清理前棉花含雜率樣本的尖頂程度大于皮棉清理前棉花含雜率樣本的尖頂程度，其分布曲線如圖8、圖9所示。

圖8 長江流域棉區籽棉清理前棉花含雜率分布曲線

圖9 長江流域棉區皮棉清理前棉花含雜率分布曲線

2.3 黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率分析比較

黃河流域棉區與長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率比較圖如圖10所示。在黃河流域棉區和長江流域棉區軋花工藝中，棉花含雜率的變化趨勢基本一致，整體上呈下降趨勢。通過籽棉清理作用，棉花含雜率降低約0.4%，而經過皮棉清理作用，棉花含雜率降低約1.4%，表明在黃河流域棉區與長江流域棉區，皮棉清理作用在棉花清理作用中所起的作用最大。另外，在軋花過程中，由于軋花機鋸片在高速旋轉使棉纖維與棉籽分離的工作過程中，也產生了大量的帶纖維籽屑、破籽等新的雜質，造成了皮棉清理前平均棉花含雜率比籽棉清理后平均棉花含雜率高的現象。

圖10 黃河流域棉區與長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率比較圖

從黃河流域棉區與長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率比較圖10上可以看出，長江流域棉區不同采樣點的棉花含雜率均大于黃河流域棉區不同采樣點的棉花含雜率。通過調研分析可知，其主要是由于長江流域棉區相對黃河流域棉區空氣濕度大，棉花與雜質不易分離，造成棉花含雜率從各個加工環節均大于黃河流域棉區，因此，對于長江流域棉區，軋花企業可考慮增加1次籽棉干燥設備，增強籽棉雜質清理性能，降低棉花含雜率，確保軋花質量。

3 結論

黃河流域棉區與長江流域棉區棉花含雜率調研是在全國棉花含雜率現狀調查與研究前提下進行的，本次調研嚴格按照GB/T 6499-2012《原棉含雜率試驗方法》的相關規定，并采取有效措施減小外界因素對調研結果的影響。為此，本次調研的樣本數據是真實可信的。

本次調研通過分析黃河流域棉區與長江流域棉區不同工藝環節棉花含雜率樣本的樣本標準差可知，雖然不同樣本的樣本標準差差異較大，但是其樣本標準差均不大，樣本數據集中于樣本均值附近，樣本均值能夠很好地反映樣本集中趨勢。

比較分析黃河流域棉區和長江流域棉區不同工藝環節棉花含雜率樣本的樣本均值可知，雖然籽棉清理前棉花含雜率的樣本均值差異較大，黃河流域棉區籽棉清理前棉花含雜率樣本均值為2.931%，長江流域棉區籽棉清理前棉花含雜率樣本均值為3.307%，但通過籽棉清理和皮棉清理作用，棉花含雜率均下降明顯，黃河流域棉區皮棉清理后棉花含雜率樣本均值為1.417%，長江流域棉區皮棉清理后棉花含雜率樣本均值為1.657%。

黃河流域棉區與長江流域棉區不同工藝環節棉花含雜率變化趨勢整體呈下降趨勢，基本一致，但由于軋花過程中產生新的雜質等原因，因此，皮棉清理前棉花含雜率均大于籽棉清理后棉花含雜率。另外，因地理緯度和環境的不同，長江流域棉區受空氣濕度影響相對較大，長江流域棉區不同采樣點棉花含雜率均大于黃河流域棉區不同采樣點棉花含雜率。

從樣本的偏度和峰度看，黃河流域棉區4個樣本中，3個樣本服從正態分布，而長江流域棉區4個樣本中，2個樣本服從正態分布。對于服從正態分布的樣本，黃河流域棉區籽棉清理后棉花含雜率樣本的偏度與峰度均最大，而皮棉清理后棉花含雜率樣本的峰度和偏度均最小，更接近于標準正態分布趨勢。長江流域棉區2個樣本中，其偏度均接近于0，近似于對稱分布，但籽棉清理前棉花含雜率樣本峰度大于皮棉清理前棉花含雜率樣本的峰度，起尖頂程度明顯。從整體上看，黃河流域棉區樣本的分布形態好于長江流域棉區樣本的分布形態。☆